מצלמת בורוסקופ או prob סיבובית לייזר? בדיקת פנים של חורים בקוטר 1.5 מ״מ

סקירה כללית

בקרת חורים פנימיים היא חלק מבקרת הממדים ובקרת הפגמים שנותר ידני ביותר. הסיבה היא הגישה: חור הוא שטח הפונה פנימה, והדרכים היחידות לצלם אותו הן להביט לאורך הציר באמצעות מערכת אופטית קטנה מספיק כדי להיכנס לתוך החור, או לסובב חיישן בתוך החור וליצור את התמונה שורה אחר שורה. שתי הגישות בשימוש תפעולי, וכל אחת מהן נכשלת בדרך שונה.

מגשף אופטי בסגנון בורסקופ מספק תמונה אמיתית בצבעים, מה שמהווה אינטואיטיבי למתפעל ויעיל לזיהוי פגמים חזותיים כגון שריטות, קמטים וספיגות יציקה.

ביג ברד אינדוסטריאל (לפני כן שימדה ביג ברד אינדוסטריאל) בונה מאז 2001 מערכות ניקוי והסרת צדדים עבור רכיבי מנוע ותמסורת לאוטומובילים, והנתונים על בדיקות המופיעים להלן נאספו בתחנות ייצור ולא במערכות מעבדה.

1. מה יכול ומה לא יכול מגשף אופטי לבור

הגישה האופטית מציבה מצלמה קטנה או מערכת עדשה-והעברה בתוך הבור. אור מועבר לקצה הרחוק והתמונה חוזרת לחיישן, ישירות או דרך אוגר סיבים. התוצאה היא תמונה צבעונית שניתן לפרש אותה על ידי אדם או על ידי מודל ממוחשב כדי לזהות סוגי פגמים.

שלושה תצורות אופטיות

עדשה קשיחה משוריינת היא הסידור הנפוץ ביותר לצינורות ישרים: צינור נירוסטה עם אופטיקה בקצה, שנותנת מבט קדימה או מבט צדדי בזווית קבועה. עדשת פנורמה של 360 מעלות מציגה את ההיקף המלא בצילום אחד, מה שיעיל לצינורות גדולים אך עם רזולוציה מוגבלת ליחידת שטח. תצורת די-דג (פישאי) נותנת שדה ראייה רחב במרחק עבודה קצר, מה שמתאים לכיסים רדודים ולחריצי סנכרון.

השלשה אינן ניתנות להחלפה. מבט פנורמי מודיע על קיומו של פגם באיזשהו מקום על ההיקף, אך לא מציין בוודאות את המיקום המדויק; עדשה קשיחה עם מבט צדדי נותנת מיקום אזימוטלי מדויק, אך חייבת להסתובב כדי לכסות את ההיקף המלא, מה שגוזל זמן מחזור.

הגבלת הרזולוציה

הפרישה האופטית בתוך חור מוגבלת על ידי הקוטר של הפתיחה שניתן להכניס פיזית ולמרחק העבודה. מערכת שתוכננה סביב קוטר מינימלי של 1.5 מ"מ יכולה לזהות פרטים בגודל 0.01 מ"מ על המשטח כאשר האופטיקה ממוקדת כראוי, אך ערך זה מושג רק במרחק עבודה מסוים ופוחת כאשר הסonde נמשך החוצה. טווח העומק בגרסה הסטנדרטית הוא 50–200 מ"מ, ואילו תצורות מותאמות יכולות להגיע ל-310 מ"מ.

2. מה שמשנה סונד סיבובי לייזר

סונד סיבובי לייזר מקרין קו לייזר על דופן החור ומסתובב בתוכו, תוך לכידת פרופיל בכל מיקום זוויתי. התוצאה היא ענן נקודות של המשטח הפנימי, ולא תמונה שלו.

עמידות לאור סביבתי

מכיוון שהמדידה מבוססת על טריאנגולציה של קו לייזר ולא על צילום אור לבן שנדף, הסonde איננה מושפעת מאור סביבתי או מצבע המשטח. בכך נמנעים שני המקורות העיקריים לטעויות זיהוי בבדיקה אופטית של חורים: אור זר הנכנס לפתח החור, ומשטחים מחזירים או כהים המשנים את ניגודיות הנראית של פגיעה.

זיהוי התנגשות וחומר זר

סונדה מסתובבת יכולה לזהות מכשול לפני ההתנגשות בו, משום שהפרופיל שהיא מודדת משתנה באופן פתאומי. בפועל זה מאפשר לסונדה לזהות חומר זר בתוך חור ולעצור – דרישה חיונית בחלקים שבהם גרגיר או גבש של יציקה עלולים לפגוע בתהליך עיבוד מכני עתידי. בגופי שסתומים, חומר זר שגובהו מעל 0.25 מ״מ מהווה אירוע זיהוי, וזמן מחזור של 14 שניות לחור צילינדרי ו-18 שניות לחור מגביר ניתן להשיג בשיטה זו.

3. בחר לפי פתח ועומק

המבחין הראשון לבחירה הוא פתח, מכיוון שהוא מוציא מהרשימה אפשרויות לפני שמתבצע כל שיקול אחר. מבצעים בדיקות רגילות של חורים בטווח של 5–40 מ״מ וכן בטווח של 40–120 מ״מ, עם יחס עומק-לקוטר של כ-1:1. מעבר ליחס זה, הסonde חייב להיות ארוך יותר ביחס לקוטרו, מה שמגביר את הסטייה ומפחית את דיוק המיקום בקצה.

הסחף בין עומק לקוטר

סונדה ארוכה ודקה נוטה להתעקל. גם עדשה מחוסנת קשיחה מתעקלת באופן מדיד לאורך 300 מ״מ, והעיקול משנה את מרחק העמידה ולכן גם את המיקוד. מערכות הפועלות לעומקים כאלה משתמשות או במארז בעל קוטר גדול יותר, או מקבלות פתרון של נמוך יותר ברזולוציה בקצה הרחוק, והمواصفות חייבות לציין את הביצועים בעומק שצוין – ולא את הערך הטוב ביותר האפשרי.

4. גבולות גילוי ומה שהן מסתירות

הגבול לניסוח התחזיות הוא בדרך כלל נתון אופטימלי עבור פגם ייחוס. המספר שחשוב בייצור הוא הגבול בנקודת החשיפה הגרועה ביותר בקנה, אשר בדרך כלל היא הקצה הרחוק והאזור שבו הסonde נע במהירות הגבוהה ביותר.

תאורה כמשתנה הדומיננטי

במערכות אופטיות, ניגוד הפגם תלוי בזווית האירוס ביחס לפני השטח. קציצה על קנה מְמֻלָּש תראה באחת הזוויות ולא תראה באחרת, ולכן תחנות בדיקת קנים משתמשות לעתים קרובות בכמה כיווני תאורה ומשלבות את התוצאות. תחנה המשתמשת באור טבעתי יחיד תדווח על תמונה יציבה אך לא שלמה.

איפוס וסחיפה

לשני השיטות יש צורך באובייקט ייחוס. עבור חומרת אופטית, זהו מטרה עם גדלים ידועים של תכונות במרחק העבודה; עבור חומרת לייזר, זהו גליל קליברציה בקוטר ידוע ועם צעדים ידועים. בדיקת האובייקט בהתחלה של כל משמרת היא הדרך הזולה ביותר לגילוי סחיפה איטית שמתגלה בדרך כלל כשינוי בשיעור החריגות המזויפות במקום כהודעת שגיאה. חומרת שאינה במיקוד עדיין מחזירה תמונה, וחומרת שאיבדה את הקליברציה שלה עדיין מחזירה פרופיל; אף אחת מהן לא מדווחת על שגיאה עד שמישהו משווה את התוצאה לחלק ידוע.

5. אינטגרציה לקו ייצור

חומרת קנה היא חיישן איטי בהשוואה למצלמה שטחית, ולכן היא בדרך כלל נעה אל התכונות ולא להפך. כלומר, רובוט או מנגנון דו-ממדי נושא את החומרת בין הקנים, ומכאן שהתחנת הבדיקה חייבת לדעת היכן נמצא כל קנה על החלק.

התוצאה המעשית היא שזמן המחזור מתפתח עם מספר החריצים שנבדקים, ולא עם גודל החלק. חלק עם ארבעה חריצים קריטיים דורש זמן בדיקה של כפול מארבעה פעמים משיעור הזמן הנדרש לבדיקת חלק עם חריץ אחד, וחשבון זה חייב להיות כלול בתקציב התקט לפני שמתכננים את תחנת העבודה. כאשר המספר גבוה, דגימה של תת-קבוצה של חריצים בכל חלק, במקום בדיקת כל החריצים, היא לעיתים קרובות הדרך היחידה להתאים את התהליך לקו הייצור.

שאלה נפוצות

האם ניתן להשתמש בסקופ לחריצים לבדיקה של 100 אחוז?

כן, אם המנגנון וזמן המחזור מאפשרים זאת. הפתרון הנפוץ הוא לבדוק כל חלק עבור שניים או שלושה חריצים בעלי הסיכון הגבוה ביותר, ולערוך ביקורת על שאר החריצים באופן דגמי.

מהו החריץ הקטן ביותר שניתן לבדוק?

עד 1.5 מ"מ באופטיקה מיועדת. מתחת לגודל זה, קוטר המחט מגביל את ההארה ואת הבחינה, ודרך חלופית כגון מדידת לחץ אוויר היא בדרך כלל פרקטית יותר.

אילו שיטה מטפלת טוב יותר בחריץ חשוך או מחזיר?

הprob הלאזר הסיבובי, מאחר שאינו תלוי באור לבן שנדחה. prob אופטי על פני שטח כהה דורש תאורה רבה יותר ויוצר ניגוד נמוך יותר, מה שמגביר הן את שיעור הח miss והן את שיעור הfalse-call.

באיזו תדירות יש לכייל את הprob?

בדיקה ייחוסית בהתחלה של כל משמרת, ו recalibration מלא לפי לוח זמנים שנקבע על ידי היצרן. בדיקת המשמרת מאתרת נזק מכני ושינוי במיקום המוקד, אשר הם התקלות המתרחשות בין ה recalibrations המתוכננות.

סיכום

הבחירה בין prob אופטי למחסום ובין prob לאזר סיבובי נקבעת על פי סוג הפגם ועל פי השטח, ולא על פי דרכי ה_RESOLUTION. אם הקריטריון הוא פגם חזותי במחסום נגיש עם תאורה מבוקרת, אז האופטיקה נותנת תמונה עשירה יותר. אם הקריטריון הוא גאומטריה, מיקום או נוכחות של חומר זר במחסום שיכול להיות כהה או מחזיר, אז פרופיל הליזר הוא יציב יותר.

שניהם מוגבלים על ידי הקוטר והעומק לפני כל דבר אחר, ולכן המפרט צריך להתחיל משם. גבול זיהוי שצוין ללא קוטר החריץ, העומק והתנאי של המשטח שבהם הושג – אינו מפרט.